2023-2024学年粤教版选择性必修2第三章《交变电流》单元测试A卷

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2023-2024学年 粤教版选择性必修2 第三章《交变电流》单元测试A卷
A测试卷后附答案解析
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
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评卷人得分
一、单选题
1．指针式石英钟的步进电机原理如图甲所示，在由硅钢片压而成的定子上绕有线圈，由永磁体构成的圆柱形转子，可绕垂直线圈的转轴O转动，其两磁极分布在柱面上。当电路产生的脉冲电信号（如图乙所示）输入到线圈时，线圈就产生磁场，且线圈两端的磁极随着输入电流方向的变化而变化，使转子每次按预定的方向（弧形箭头方向）旋转180°，转子带动齿轮，齿轮带动秒针转过一秒。则图乙中脉冲电信号的频率为（　　）
A．4.0 Hz B．2.0 Hz C．1.0 Hz D．0.5 Hz
2．如图所示电路中AB两端加交流电压u＝141sin157tV时，小灯泡发光．若AB间电压变换为如下四种情况时(小灯泡都没有被烧毁)，可以使小灯泡亮度增加的是( )
A．直流电压141V
B．直流电压100V
C．交流电压u＝141sin100tV
D．交流电压u＝141sin314tV
3．如图所示为交流发电机的模型图，矩形线框abcd在匀强磁场中绕轴OO'逆时针匀速转动，从图示位置开始转过90°的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．磁通量不断增大，磁通量变化率也不断增大 B．磁通量不断减小，磁通量变化率也不断减小
C．电流方向为a→b→c→d，大小逐渐增大 D．电流方向为a→d→c→b，大小逐渐减小
4．频闪光源由变压器和发光二极管（LED）组成。电路如图1所示，变压器可将正弦交流电220V转换为10V，工作时通过发光二极管的最大电流为24.0mA。发光二极管的伏安特性曲线（正向部分）如图2所示。则下列说法正确的是（　　）
A．变压器输出电压的最大值为10V
B．定值电阻的阻值约为
C．通过的电流有效值约为14mA
D．当电流大于12mA时，该LED发光明显，可以将该值作为LED发光的临界点，则该LED的发光时间约占总工作时间的66.7%
5．图为远距离高压输电的示意图，远距离输送交流电都采用高压输电，关于远距离输电，下列表述正确的是（ ）
A．减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B．高压输电可根据需要调节交流电的频率
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大
D．高压输电一定是电压越高越好
6．图甲是原、副线圈匝数比为的理想变压器，电流表为理想电表，现给变压器的原线圈输入如下图乙所示的交变电流，若副线圈所接电阻的阻值为R=5.0Ω，且变压器一直处于正常工作状态，则变压器的输入功率为（　　）
A．2000W B．4000W C．3000W D．4500W
7．在图1所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，两电表均为理想电表，R为可变电阻，在变压器的原线圈接入的如图2所示的单向脉冲交变电流（只截取正弦交流电的正向波形），下列说法中正确的是（ ）
A．减小R时电压表示数增大
B．减小R时电流表示数增大
C．图2中电压的有效值为110V
D．电压表的示数为22V
评卷人得分
二、多选题
8．关于交变电流的有效值，以下说法中正确的是（ ）
A．有效值就是交变电流在一个周期内的平均值
B．有效值总等于最大值的倍
C．有效值是根据电流的热效应来定义的
D．照明电压220V、动力电压380V指的都是有效值
9．下图是一种简易风速仪的示意图。当水平方向有风吹来时，风速仪的外接电流计就有示数。下列说法正确的有（　　）

A．该风速仪工作时应用了电磁感应原理
B．该风速仪工作时应用了电流的磁效应
C．风速越大，电流计的示数越大
D．风速越大，电流计的示数越小
10．如图所示，一理想变压器的原线圈A、B两端接入电压为的交变电流．原线圈匝数n=1100匝，副线圈匝数n1=60匝，副线圈匝数n2=550匝，C、D之间接一电容器，E、F之间接一灯泡，都能正常工作．则
A．该交流电的频率为50Hz
B．副线圈中磁通量变化率的最大值为
C．该电容器的耐压值为12V
D．该灯泡的额定电压为110V
11．图（a）是一款无线充电手机的实物图，图（b）是其原理图。送电线圈接电源，匝数为1100匝。受电线圈接手机电池，匝数为50匝。工作状态下，穿过受电线圈的磁通量约为送电线圈的80%，忽略其它损耗，现让受电线圈与手机电池断开，规定图中送电线圈从a流入的电流方向为正，送电线圈输入如图（c）所示的电流，在时，关于受电线圈下列说法正确的是（ ）

A．受电线圈的磁通量最大
B．受电线圈两端cd间电压最高
C．受电线圈c端电势低于d端
D．受电线圈与送电线圈的感应电动势之比为2∶55
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
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三、实验题
12．（1）小强同学做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，下列实验器材中，需要用到的是 。
A． B． C．D．
（2）如图所示，若他把10V的直流电源接入右侧线圈的“0”、“16”接线柱，再使用交流电压表测量左侧线圈“0”、“4”接线柱间输出电压，则交流电压表[0-2-8-16]读数为 。
A．0V　　B．0.5V　　C．2.2V　　D．2.5V
13．（1）研究电磁感应现象时，所用示教电流表的“0”刻度位于表盒的正中央，实验中发现，闭合S时，电流表的指针向左偏转，图乙中，将磁铁靠近螺线管时，发现电流表的指针向左偏转，则磁铁的下端是 （填“N”或“S”）极。
（2）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中：
①需要运用的科学方法是 ；
A．类比法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．理想模型法
②可拆变压器的铁芯固定得不是很紧时，变压器会发出较响的“嗡嗡”声，其原因是 。
评卷人得分
四、解答题
14．一台发电机，输出功率为1100kW，所用输电导线的电阻为，当发电机接到输电线路的电压为11kV时，请计算：
输电导线上的电流；
输电导线上损失的热功率。
15．如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N=50匝，线圈ab的边长为L1=0.2m，bc的边长为L2=0.25m，在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω=100rad/s，若线圈自身电阻为r=1Ω，负载电阻R=9Ω．试求：
（1）穿过线圈平面的最大磁通量Φm；
（2）线圈在图示位置（线圈平面与磁感线平行）时，感应电动势e的大小；
（3）1min时间内电阻R上产生的焦耳热Q的大小．
16．旋转电枢式发电机的转子在正常运转时，产生的电动势瞬时值为e=220 sin314tV。如果由于某种原因，它的转速变慢，用电压表测得此时发电机两端的电压为176 V，若此时发电机正在向一盏标有“220 V、100 W”的灯泡供电，在不计发电机内电阻的情况下，试求：
（1）该灯泡的实际功率为多大？
（2）这台发电机的转速比原来正常时转速慢了几分之一？
（3）在远距离输电时，如果输送一定的功率，当输电电压为220 V时，在输电线上损失的功率为75 kW；若输电电压提高到6000V时，在输电线上损耗的功率又是多少
(
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．D
解析：电流方向变化一次，齿轮带动秒针转过一秒，一个周期内电流变化两次，所以脉冲的周期应该为2s，又因为频率与周期互为倒数，所以频率为 0.5 Hz。
2．D
解析：AB．电容器的作用是通交流，隔直流，通高频，阻低频，所以换成直流电压，灯泡不会亮，AB错误；
CD．根据公式可得交流电压频率变大，交流电压频率减小，故C变暗，D变亮。
答案：D。
3．C
解析：AB．图示线圈位于中性面，由此开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为
线圈转过90°的过程中，磁通量不断减小，而感应电动势不断增大，则磁通量的变化率不断增大，故AB错误；
CD．根据楞次定律可知电流方向为a→b→c→d，而感应电动势逐渐增大，所以感应电流逐渐增大，故C正确，D错误。
答案：C。
4．B
解析：A．根据题意，变压器输出电压的最大值为
故A错误；
B．根据图2可知通过发光二极管的最大电流为24.0mA时，发光二极管的电压为2.6V，则定值电阻的阻值约为
故B正确；
C．根据题意，通过的电流有效值约为
故C错误；
D．根据图2可知，当发光二极管两端电压为2V时，电流达到12mA，此时的电压为
变压器右端总电压为
由于，因此
则该LED的发光时间约占总工作时间的百分比为
故D错误。
答案：B。
5．C
解析：A．输电过程中的电能损失
减小输电导线的横截面积会增大输电导线的电阻，输电过程中的电能损失增大，故A错误；
B．高压输电不能调节交流电的频率，故B错误；
C．输电过程中的电能损失
在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大，故C正确；
D．输电电压越高就对绝缘的要求越高，输电架空线的建设，所用各种材料的要求愈严格，线路的造价就越高，这时要考虑输电的综合效益，有无必要那么高的电压输电，故D错误。
答案：C。
6．B
解析：由图乙可知交流电的周期为T=0.02 s，则
当t=0.0025s时，i=14.14A，代入
i=Imsinωt
得Im=20A。所以电流表A1的读数为
再根据
可知电流表A2的读数为，根据能量守恒定律可知变压器的输入功率为
ACD错误，B正确。
答案：B。
7．B
解析：AB．减小R时，原、副线圈匝数不变，输入端电压有效值不变，根据
可知副线圈两端电压不变，电压表示数不变，根据欧姆定律可知副线圈电流增大，再根据
可知原线圈中的电流增大，则电流表示数增大，故A错误，B正确；
C．设图2中电压的有效值为U，根据等效热值法有
解得
故C错误；
D．电压表的示数为
故D错误。
答案：B。
8．CD
解析：A.交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，不是平均值，A错误
B.只有正弦式交流电的有效值等于最大值的倍，一般交流电不一定等于最大值的倍，B错误
C.有效值是根据电流的热效应定义的，C正确
D.照明电压220V、动力电压380V，都是根据产热计算的，指的都是有效值，D正确
9．AC
解析：AB．当有风吹来时，线圈随着转轴转动而切割磁感线，线圈与外电路形成回路而产生感应电流，故应用了电磁感应原理，故A正确，B错误；
CD．风速越大，线圈转动的角速度越大，由
可知感应电动势越大，由闭合电路欧姆定律知，感应电流越大，电流计示数越大，故C正确，D错误。
答案：AC。
10．ABD
思路：根据求解交流电的频率；根据法拉第电磁感应定律求解原副线圈的磁通量的最大值；根据变压器原副线圈的电压比等于匝数比求解次级电压；注意电容器的耐压值等于最大值，灯泡的额定电压等于有效值.
解析：A．该交流电的频率为，选项A正确；
B．根据，则，原副线圈磁通量的变化率相同，可知副线圈中磁通量变化率的最大值为0.2V，选项B正确；
C．，则该电容器的耐压值为12V，选项C错误；
D．，即该灯泡的额定电压为110V，选项D正确；
答案：ABD.
点拨：此题关键搞清几个概念：原副线圈的磁通量的变化率相同，都等于单匝线圈的电压；电容器的耐压值等于交流电的最大值，灯泡的额定电压等于交流电的有效值.
11．BD
解析：A．在时，送电线圈的电流为0，则磁通量为0，受电线圈的磁通量也为0，故A错误；
B．在时，送电线圈的电流变化率最大，产生的磁感应强度的变化率最大，则由法拉第电磁感应定律，受电线圈的感应电动势为
受电线圈两端cd间电压最高，故B正确；
C．在前，根据安培定则送电线圈产生的磁场方向向下正在减小，根据楞次定律可知，受电线圈产生的感应电流方向由d到c，受电线圈相当于电源，电源内部电流由低电势流向高电势，故c点电势高于d点，故C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律
受电线圈与送电线圈的感应电动势之比为
故D正确。
答案：BD。
12． BD/DB A
解析：（1）[1] 做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，下列实验器材中，需要用到的是交流电源和交流电压表。
答案：BD。
（2）[2] 把10V的直流电源接入右侧，由于是直流电，左边线圈无法产生感应电动势，故交流电压表示数为0。
答案：A。
13． S C 在交变电流产生的磁场作用下，发生电磁感应，铁芯由于受到安培力的作用发生振动，发出声音
解析：（1）[1]由图甲可知，当电流从“-”接线柱流入，电流计向左偏，由此可知，乙图中电流也是从“-”接线柱流入，即感应电流的磁场方向向下，由于当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可得，原磁场方向向上，故条形磁铁的下端为“S”极；
（2）[2]本实验需要保持原线圈输入的电压一定，通过改变原副线圈的匝数，然后测量副线圈两端的电压，这种探究方法为控制变量法。
答案：C。
[3]可拆变压器的铁芯固定得不是很紧时，变压器会发出较响的“嗡嗡”声，其原因是由于在交变电流产生的磁场作用下，发生电磁感应，铁芯由于受到安培力的作用而振动，从而发出声音。
14．(1)100A(2)1000W
解析：(1)由可知，导线上的电流强度为
(2)由可知在导线上损失的热功率为
15．（1）0.02Wb （2）100V （3）5.4×104 J
解析：（1）穿过线圈平面的最大磁通量
（2）感应电动势的最大值
Em=NBωS=NBL1L2ω=50×0.4×0.2×0.25×100V=100V
线圈在图示位置时电动势达到最大值，此时感应电动势的值为100V.
（3）电动势的有效值为
E==100V
电流有效值为
I==A=10A
电阻R上产生的热量为
Q=I2Rt=102 ×9×60=5.4×104 J
点睛：线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流．而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定，而涉及到耐压值时，则由最大值来确定．而通过某一电量时，则用平均值来求．
16．(1)64W；(2)；(3)100W
解析：(1)灯泡电阻为
该灯泡的实际功率为
(2)由
可得
(3)输电线上损耗的功率
可得输电电压提高到6000V时，在输电线上损耗的功率
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